高中生物 專題2.1.1 植物細(xì)胞工程的基本技術(shù)課件 新人教版選修3.ppt

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,第一章 人體的內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)定,,專題2 細(xì)胞工程,2．1 植物細(xì)胞工程 2．1.1 植物細(xì)胞工程的基本技術(shù),,專題2 細(xì)胞工程,學(xué)習(xí)導(dǎo)航,,專題2 細(xì)胞工程,一、細(xì)胞工程的概念,分子,細(xì)胞器,遺傳物質(zhì),二、植物細(xì)胞的全能性 1．含義：具有某種生物______________的任何一個(gè)細(xì)胞，都具有發(fā)育成______________的潛能。 2．表達(dá)過程 (1)脫分化：讓已分化的細(xì)胞經(jīng)過誘導(dǎo)后，失去其特有的______________而轉(zhuǎn)變成未分化細(xì)胞的過程。 (2)再分化：脫分化產(chǎn)生的____________在一定的培養(yǎng)條件下,再分化出____________，進(jìn)而形成完整的小植株。,全部遺傳信息,完整生物體,結(jié)構(gòu)和功能,愈傷組織,幼根和芽,三、植物組織培養(yǎng)技術(shù) 1．理論基礎(chǔ)(原理)：_______________。,細(xì)胞全能性,高度分化,愈傷組織,器官、組織、細(xì)胞,無菌,愈傷組織,四、植物體細(xì)胞雜交技術(shù) 1．概念：將不同種的植物____________，在一定條件下融合成____________并把雜種細(xì)胞培育成_____________的技術(shù)。,體細(xì)胞,雜種細(xì)胞,新的植物體,2．過程,巧記 植物體細(xì)胞雜交：細(xì)胞融合先去壁，成功標(biāo)志再生壁。組織培養(yǎng)為基礎(chǔ)，遠(yuǎn)緣雜交也親和。 3．融合成功的標(biāo)志：雜種原生質(zhì)體再生出____________。 4．意義：克服不同種生物____________的不親和性。,細(xì)胞壁,遠(yuǎn)緣雜交,1．判一判 (1)植物的種子能發(fā)育成完整的植株，體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性 ( ) (2)離體的植物組織在一定的培養(yǎng)條件下分化出根和芽的過程屬于脫分化( ) (3)植物體細(xì)胞雜交利用了植物組織培養(yǎng)技術(shù)( ) (4)植物原生質(zhì)體融合的原理是植物細(xì)胞的全能性( ),√,×,×,×,2．連一連 將下列植物技術(shù)與其對應(yīng)原理連線,植物細(xì)胞的全能性、分化、脫分化和再分化,1．細(xì)胞的全能性 (1)具有全能性的原因：一般生物體的每一個(gè)細(xì)胞都包含有該物種所特有的全套遺傳物質(zhì)，都有發(fā)育成為完整個(gè)體所必需的全部基因。,(2)表達(dá)全能性的能力大小(通常情況下)： ①受精卵配子體細(xì)胞。 ②植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞。 ③具有持續(xù)分裂能力的細(xì)胞不分裂的細(xì)胞。 ④分化程度低的細(xì)胞分化程度高的細(xì)胞。,2．植物細(xì)胞全能性表達(dá)所需條件 (1)體細(xì)胞未表現(xiàn)全能性的原因：基因的選擇性表達(dá)。 (2)體現(xiàn)細(xì)胞全能性的條件：,種類齊全、比例合適的營養(yǎng)物質(zhì)及一定的植物激素,①無菌操作②光照：愈傷組織培養(yǎng)最初避光培養(yǎng)，后期見光培養(yǎng),特別提醒 對全能性的理解 (1)全能性的原理是指含有細(xì)胞發(fā)育成完整個(gè)體所必需的“全套”基因但不是“全部”基因，如配子中有全套基因，所以配子具有較高的全能性。 (2)全能性的標(biāo)志是已分化細(xì)胞發(fā)育成完整個(gè)體，不僅僅是形成某些組織或器官。,下列圍繞有關(guān)細(xì)胞全能性的敘述，正確的是( ) A．植物體只有體細(xì)胞才具有發(fā)育成完整個(gè)體所必需的全套基因 B．高度分化的植物細(xì)胞只有處于離體狀態(tài)時(shí)才有可能表現(xiàn)出全能性 C．植物體內(nèi)某些體細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性，其原因是所含基因不同 D．紫色糯性玉米種子培育成植株，這反映植物種子具有全能性,B,[解析] A項(xiàng)，細(xì)胞具有全能性的原因是細(xì)胞具有發(fā)育成完整個(gè)體所必需的全套基因，而配子也具有這樣的全套基因，同樣具有全能性，A項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，植物體內(nèi)細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性，這是細(xì)胞內(nèi)基因在特定時(shí)間和空間條件下選擇性表達(dá)的結(jié)果，C項(xiàng)錯(cuò)誤;D項(xiàng),種子發(fā)育成植株，是正常生命歷程，不屬于全能性。只有B項(xiàng)是正確的，細(xì)胞全能性的表達(dá)前提是離體培養(yǎng)的細(xì)胞、組織或器官。,(1)植物體內(nèi)細(xì)胞沒有表現(xiàn)出全能性，其原因是什么？個(gè)體細(xì)胞的基因相同嗎？為什么？ (2)若本題D項(xiàng)中玉米植株上的芽長成一棵小玉米植株，這屬于細(xì)胞全能性的表現(xiàn)嗎？ 提示：(1)基因有選擇地表達(dá)。個(gè)體細(xì)胞的基因都相同，原因是這些體細(xì)胞最終都來自一個(gè)受精卵的有絲分裂。 (2)不屬于細(xì)胞全能性的表現(xiàn)。,(2014·合肥高二檢測)植物細(xì)胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是 ( ) A．給予適宜的營養(yǎng)和外界條件 B．導(dǎo)入其他植物細(xì)胞的基因 C．脫離母體后，給予適宜的營養(yǎng)和外界條件 D．將成熟篩管的細(xì)胞核移植到去核的卵細(xì)胞內(nèi),C,解析：植物細(xì)胞全能性是指具有細(xì)胞核的高度分化的植物細(xì)胞(如莖的皮層細(xì)胞、韌皮部的薄壁細(xì)胞等)，離開母體后，在適宜的營養(yǎng)和外界條件下，細(xì)胞首先發(fā)生脫分化，然后恢復(fù)細(xì)胞分裂形成愈傷組織，再在一定的誘導(dǎo)因素作用下發(fā)生分化，最后形成具有根、莖、葉的完整植株。高度分化的植物細(xì)胞的全能性只有在離開母體后才能表現(xiàn)出來。成熟篩管細(xì)胞無細(xì)胞核。導(dǎo)入其他植物細(xì)胞的基因?qū)儆诨蚬こ?，與細(xì)胞的全能性沒有必然的聯(lián)系。,植物組織培養(yǎng),1．植物組織培養(yǎng)中脫分化與再分化過程的比較,離體器官、組織、細(xì)胞成為愈傷組織,排列疏松、高度液泡化的薄壁細(xì)胞團(tuán),愈傷組織成為幼苗或胚狀體結(jié)構(gòu),有根、芽或有生根發(fā)芽的能力,①離體；②提供營養(yǎng)物質(zhì)(有機(jī)物、無機(jī)物)；③提供激素(生長素、細(xì)胞分裂素等)；④提供其他適宜條件(溫度、無菌等),2.植物激素在植物組織培養(yǎng)中的作用,促進(jìn)根分化、抑制芽形成,促進(jìn)芽分化、抑制根形成,促進(jìn)愈傷組織形成,特別提醒 光照對植物組織培養(yǎng)的影響 ①光照條件包括光照強(qiáng)度、時(shí)間和波長等，對于植物組織培養(yǎng)來說非常重要。 ②在愈傷組織的誘導(dǎo)階段往往要暗培養(yǎng)(有利于細(xì)胞的脫分化產(chǎn)生愈傷組織，如果是在光照條件下，容易分化產(chǎn)生維管等組織，不利于產(chǎn)生大量的愈傷組織)，而在再分化的過程中一定要有光照。,3．實(shí)驗(yàn)操作(以胡蘿卜的組織培養(yǎng)為例),如圖所示為胡蘿卜的韌皮部細(xì)胞通過無菌操作，接入試管后，在一定條件下，形成試管苗的培育過程。請據(jù)圖回答下列問題：,(1)要促進(jìn)細(xì)胞分裂生長，培養(yǎng)基中應(yīng)有營養(yǎng)物質(zhì)和激素。營養(yǎng)物質(zhì)包括____________和小分子有機(jī)物，激素包括細(xì)胞分裂素和____________兩類植物激素。 (2)此過程依據(jù)的原理是____________________。A和B階段主要進(jìn)行的分裂方式是____________，B階段除了細(xì)胞分裂外,還進(jìn)行細(xì)胞____________等。,無機(jī)物,生長素,細(xì)胞的全能性,有絲分裂,分化,(3)此過程要無菌操作，主要是指對____________進(jìn)行滅菌消毒。B階段需要光照，原因是__________________________________________________。 (4)試管苗的根細(xì)胞沒有葉綠素，而葉的葉肉細(xì)胞具有葉綠素,這是__________________的結(jié)果。 (5)A、B兩過程能否在同一培養(yǎng)基上進(jìn)行？________。,培養(yǎng)基,芽發(fā)育成葉，葉肉細(xì)胞中葉綠素的合成需要光照條件,基因選擇性表達(dá),不能,[解析] 植物組織培養(yǎng)是用離體的植物組織、器官或細(xì)胞接種到經(jīng)消毒滅菌的培養(yǎng)基中，培養(yǎng)基中含有供組織細(xì)胞生長發(fā)育所需要的無機(jī)物和小分子有機(jī)物，還有供調(diào)節(jié)細(xì)胞脫分化和再分化的細(xì)胞分裂素和生長素。由外植體發(fā)育到試管苗,脫分化階段細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂；再分化階段愈傷組織經(jīng)細(xì)胞有絲分裂和分化形成試管苗，此階段需要光照，原因是葉肉細(xì)胞中葉綠素的合成需要光照條件。由于細(xì)胞分裂素和生長素對脫分化、再分化的作用不同，因此需配制不同濃度比值的生長素、細(xì)胞分裂素培養(yǎng)基，通過轉(zhuǎn)接以便順利完成脫分化和再分化。,(2014·山西太原五中高二檢測)如圖表示基因型為AaBb的水稻的花藥通過無菌操作，接入試管后，在一定條件下形成試管苗的培育過程。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( ),A．愈傷組織是花粉細(xì)胞通過有絲分裂后形成的不規(guī)則的細(xì)胞團(tuán) B．在愈傷組織的形成過程中，必須從培養(yǎng)基中獲得水、無機(jī)鹽和小分子的有機(jī)物等營養(yǎng)物質(zhì) C．為促進(jìn)花粉細(xì)胞分裂生長，在培養(yǎng)基中應(yīng)加入適宜濃度的生長素等植物激素 D．試管苗可能出現(xiàn)的基因型有AABB或AAbb或aaBB或aabb 解析：選D。花粉是通過減數(shù)分裂形成的，其基因型為AB或Ab或aB或ab，由花粉發(fā)育而來的個(gè)體未經(jīng)秋水仙素處理，是單倍體。,1．植物體細(xì)胞雜交的原理 原生質(zhì)體融合的過程利用了細(xì)胞膜的流動(dòng)性，雜種細(xì)胞發(fā)育成雜種植株利用了細(xì)胞的全能性。 2．過程 如圖是兩個(gè)不同品種的植物細(xì)胞A、B進(jìn)行細(xì)胞融合的過程。,植物體細(xì)胞雜交技術(shù),(1)C：用酶解法去掉細(xì)胞壁，獲得原生質(zhì)體的過程，所用酶為纖維素酶和果膠酶； (2)D：在誘導(dǎo)劑的作用下進(jìn)行誘導(dǎo)融合，先進(jìn)行膜的融合，再進(jìn)行核的融合,最后形成雜種細(xì)胞E，E細(xì)胞有三種(AA型、BB型、AB型，只有AB型才是我們所需要的雜種細(xì)胞，所以需要進(jìn)行篩選)； (3)常用的誘導(dǎo)方法：物理法：離心、振動(dòng)、電激；化學(xué)法：聚乙二醇(PEG)。 (4)G：細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是新的細(xì)胞壁的生成；,(5)F：進(jìn)行組織培養(yǎng)。 ①目的：植物體細(xì)胞雜交的終點(diǎn)是培育成雜種植株，而不是形成雜種細(xì)胞就結(jié)束。雜種植株的特征：具備兩種植物的遺傳特征，原因是雜種植株中含有兩種植物的遺傳物質(zhì)。 ②優(yōu)點(diǎn)：該技術(shù)在育種上應(yīng)用時(shí)最大的優(yōu)點(diǎn)是克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。 (6)植物體細(xì)胞雜交后植物的染色體組數(shù) ①染色體組數(shù)＝甲、乙兩個(gè)細(xì)胞內(nèi)染色體組數(shù)之和。 ②植物體細(xì)胞雜交后的植物,有幾個(gè)染色體組就稱為幾倍體。,以下為植物體細(xì)胞雜交技術(shù)流程圖，其中甲和乙分別表示兩種二倍體植物細(xì)胞，所含有的染色體組分別是AA和BB。據(jù)圖分析回答下列問題：,(1)①過程發(fā)生的化學(xué)變化是________________________________________________________________________。 (2)將若干a和b等量混合后轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)基上培養(yǎng)，再經(jīng)過②和③，c的細(xì)胞類型有_____________________________________________________ (不考慮三個(gè)或三個(gè)以上的細(xì)胞融合)。,纖維素和果膠發(fā)生水解(或者纖維素分解為葡萄糖，果膠分解為半乳糖醛酸),AA、BB、AAAA、BBBB、AABB,(3)在采用化學(xué)法進(jìn)行過程②時(shí)，一般是用_____________________________________________________ 作為誘導(dǎo)劑。 (4)植物體細(xì)胞雜交與自然狀況下的生殖細(xì)胞雜交相比，前者的主要意義是________________________________________________________________________________________________________。,聚乙二醇(PEG),克服了不同種生物間遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙(或擴(kuò)大了可用于雜交的親本基因組合的范圍),[解析] (1)體細(xì)胞雜交亦稱為原生質(zhì)體融合，是以植物體細(xì)胞為材料，經(jīng)特殊的酶處理后，用去掉了細(xì)胞壁的裸細(xì)胞——原生質(zhì)體為親本，進(jìn)行融合的一種新型的生物技術(shù)。(2)將若干a和b等量混合后轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)基上培養(yǎng)，經(jīng)過細(xì)胞融合，c的細(xì)胞類型包括沒有融合的細(xì)胞、相同細(xì)胞的融合和不同細(xì)胞的融合，即AA、BB、AAAA、BBBB、AABB。(3)在采用化學(xué)法進(jìn)行過程②時(shí),一般是用聚乙二醇(PEG)作為誘導(dǎo)劑。(4)植物體細(xì)胞雜交的主要意義是克服了不同種生物間遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。,(1)植物體細(xì)胞雜交獲得的雜種植株一定能表現(xiàn)兩個(gè)親本的優(yōu)良性狀嗎？為什么？ (2)甲、乙兩個(gè)二倍體植物體細(xì)胞雜交后的雜種植株是幾倍體？ 【提示】 (1)不一定。兩種植物細(xì)胞的基因集中到一個(gè)細(xì)胞中，基因間的表達(dá)可能相互影響：影響基因表達(dá)的因素發(fā)生了變化,基因表達(dá)的環(huán)境也發(fā)生了變化，導(dǎo)致一些基因不能表達(dá)，因此有的性狀不能體現(xiàn)。 (2)四倍體。,區(qū)分植物組織培養(yǎng)與植物體細(xì)胞雜交的兩種方法 (1)看后代： ①植物組織培養(yǎng)是利用單一親本的組織或細(xì)胞，經(jīng)培養(yǎng)使之增殖、分化成為一個(gè)完整植株，為無性生殖過程，因此其后代一般均能保持該親本的遺傳特性。 ②植物體細(xì)胞雜交的本質(zhì)是將兩種不同來源的原生質(zhì)體，在人為條件下進(jìn)行誘導(dǎo)融合。由于植物細(xì)胞具有全能性，融合之后的雜種細(xì)胞可以再生出具有雙親性狀的雜種植株。 (2)看關(guān)系：雜種細(xì)胞需經(jīng)植物組織培養(yǎng)才能發(fā)育為具有雙親遺傳特性的雜種植株，否則將無任何意義，因此，植物組織培養(yǎng)是植物體細(xì)胞雜交的基礎(chǔ)。,(2014·福建福州高二檢測)如圖為“番茄—馬鈴薯”的培育過程示意圖，有關(guān)敘述正確的是( ),A．獲得a、b細(xì)胞需要胰蛋白酶和果膠酶 B．誘導(dǎo)a、b細(xì)胞融合的化學(xué)試劑一般用秋水仙素 C．a(chǎn)、b細(xì)胞融合為c細(xì)胞的原理是生物膜具有流動(dòng)性 D．d、e、f過程表示植物的組織培養(yǎng)過程，e、f分別為脫分化和再分化 解析：選C。植物體細(xì)胞在雜交之前，必須先利用纖維素酶和果膠酶去除細(xì)胞壁，獲得具有活力的原生質(zhì)體；a、b細(xì)胞融合為c細(xì)胞的原理是細(xì)胞膜的流動(dòng)性；誘導(dǎo)a、b細(xì)胞融合的化學(xué)試劑一般是聚乙二醇；d、e分別為脫分化和再分化。,